Законы научного земледелия, их значение и применение. Законы совокупного действия факторов, возврата

Законы научного земледелия, их значение и применение. Законы совокупного действия факторов, возврата.

Законы земледелия

• Закон равнозначности и незаменимости факторов жизни растений
• Закон минимума, оптимума и максимума. Урожай зависит от того фактора, который в минимуме
• Закон совокупного действия факторов
• Закон возврата. Необходимо возместить вынос элементов минерального питания с избытком
• Закон убывающего плодородия

Закон равнозначимости и незаменимости факторов жизни растений, который устанавливает, что ни один из факторов жизни растений не может быть заменен никаким другим. 
Независимо от количественной потребности в том или другом факторе жизни физиологически они одинаково необходимы растению. 
Например, если растению (томатам) необходим микроэлемент бор в ничтожно малом количестве во время цветения для завязывания плодов, и он не будет дан растению, то это может нарушить нормальное плодообразование томатов и т.д. 
Дефицит в том или ином факторе жизни определяется не только величиной потребности, но и запасами его в почве и притоком извне. Разница между потребностью и наличием фактора составляет величину дефицита, который должен быть покрыт соответствующими приемами агротехники, мелиорации или химизации. 
Закон минимума, оптимума и максимума - “Величина урожая определяется фактором, находящимся в минимуме. Наибольший урожай осуществим при оптимальном наличии фактора. При минимальном и максимальном наличии фактора урожай невозможен”. 
Впервые его сформулировал Либих. “Продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи растения, содержащейся в почве в самом минимальном количестве” Он считал, что прибавка урожая прямопропорциональна увеличению питательного вещества, находящегося в минимуме. У = АХ У - урожай А - коэффициент пропорциональности для данного вида удобрений Х - количество питательного вещества. 
В последующем Либих признал понижающий эффект одинаковых доз последовательно вносимых в почву удобрений или других факторов. 
По мере удовлетворения потребности растения в недостающем факторе урожай повышается до тех пор, пока не будет ограничен другим фактором, оказавшемся в минимуме. 
Закон совокупного действия факторов жизни растений 
Все факторы жизни растений действуют совокупно, т.е. взаимодействуют в процессе роста и развития растений. На основании многих исследований, проведенных Либшером, Митчерлихом и др. исследователями были сделаны выводы, которые позволили вскрыть закон совокупного действия факторов жизни растений, который устанавливает, что для получения высоких урожаев с/х культур необходимо одновременное наличие или приток всех факторов жизни растений в оптимальном количестве. 
Совместное действие факторов жизни растений проявляется не только в лучшем использовании растениями каждого из них, но и путем воздействия друг на друга. 
Например, фосфорные удобрения сами по себе не оказывают влияния на количество доступной для растений воды, но, снижая транспирационный коэффициент и, способствуя более быстрому созреванию урожая, снижают общую потребность растения в воде. 
Закон совокупного действия не устраняет закон минимума. Умение определить фактор, находящийся в данном случае в минимуме и воздействовать на него позволяет повышать урожайность при наименьших затратах труда и средств. 
Закон возврата 
Этот закон открыт Либихом: “Вещество и энергия, отчужденные из почвы с урожаем, должны быть компенсированы (возвращены в почву) с определенной степенью превышения. 
Тимирязев и Прянишников признавали этот закон одним из величайших приобретений науки. 
При систематическом отчуждении урожая с поля без компенсации использованных урожаем составных частей почвы и энергии почва разрушается, она теряет плодородие. 
При компенсации выноса веществ и энергии из почвы она сохраняет свое плодородие, при компенсации веществ и энергии с определенной степенью превышения происходит улучшение почвы. Закон возврата - научная основа воспроизводства почвенного плодородия. 
Законы земледелия широко используются в практике земледелия России 
Например: интенсивное применение минеральных удобрений в Нечерноземной Зоне обусловило повышенную отзывчивость полевых культур на микроудобрения. Одновременно по мере интенсификации земледелия большую актуальность преобладает регулирование водного режима и кислотно-щелочных свойств почвы. 
Высокая культура земледелия предполагает не только научно обоснованную систему удобрения, специализацию севооборотов, почвозащитные системы обработки почвы, приемы борьбы с сорняками, вредителями и болезнями. Но и в целом обязательное использование научно обоснованных почвозащитных зональных систем земледелия. Система земледелия хозяйства - это сложный комплекс, созданный исходя из требований законов земледелия.

В процессе роста, развития и создания урожая растения требуют постоянного притока  необходимых факторов (условий) жизни. Факторы жизни разделяют на космические и земные. К космическим относят свет и тепло. Человек может косвенно влиять на данные факторы за счет густоты посева, направления рядков, посевом культур на склонах разной экспозиции, использовании смешенных посевов. К земным факторам относится: углекислый газ, кислород, вода, азот, фосфор, калий, кальций и другие зольные элементы. На данные факторы человек оказывает большое влияние и может их регулировать за счет внесения удобрений (органических и минеральных), орошения, создания микроклимата в агроценозе (посадка лесополос, внесение органических веществ, мульчирование и т.д.).

Все факторы  жизни взаимосвязаны и действуют  в строго установленной закономерности, вследствие чего получили названия законов  земледелия. Выделяют следующие законы:

1.Закон равнозначности  и незаменимости факторов жизни  растений.

Этот закон  впервые был высказан В.Р. Вильямсом. Его можно сформулировать так: ни один из факторов жизни растений не может быть заменен другим и поэтому  все они, безусловно, равнозначимы. Действительно, нельзя заменить воду светом или азот калием и т.д., так как каждый фактор жизни выполняет определенные физиологические функции. Когда говориться о равнозначимости факторов жизни, то не имеется в виду равнозначимость, при которой разные факторы жизни могут выполнять одну и ту же или одни и те же жизненные функции. Понятие равнозначимости выступает в совершенно ином смысле, а именно, что нет главных и второстепенных факторов жизни. Они равнозначимы. Иначе можно было бы обойтись без второстепенных, но этого сделать не удается. Все попытки поднять урожайность без учета действия этого закона никогда не имели успеха.

2. Закон ограничивающего  фактора (закон минимума).

Этот закон  говорит о том, что наивысший  урожай можно получить только при  среднем, то есть оптимальном, наличии  фактора жизни растений.

Действие этого  закона наглядно проявляется при  выращивании растений на фонах разного  обеспечения каким либо одним фактором жизни, например водой, теплом, углекислым газом или любым другим. Во всех случаях по мере увеличения количества фактором от минимального к оптимальному условия произрастания растений будут улучшаться, а урожай увеличиваться. При дальнейшем же увеличении количества фактора урожай начнет уменьшаться, пока не достигнет близкого к нулевому при максимальном количестве фактора жизни растений.

На произрастание  культурных растений оказывает влияние  не единичный фактор жизни, а совокупность факторов жизни и условий среды. Было установлено, что, изменяя только один фактор жизни, без прямого воздействия  на остальные, прибавки урожая постепенно затухают, а потом и совсем прекращаются от одинаковых дополнительных доз фактора. Причина тому - ограничивающее влияние  других факторов жизни, так как вступает в действие закон минимума, или  ограничивающих факторов, - урожайность  сельскохозяйственных культур зависит  от фактора жизни, находящегося в  относительном минимуме.

Закон минимума, или ограничивающих факторов, имеет  отношение и к физиологии растений, где его трактовали так: находящийся  в относительном минимуме фактор ограничивает воздействие всех остальных  факторов жизни. Предполагалось, что  факторы жизни действуют на растения изолированно один от другого. Однако этого в природе нет. Многочисленными  опытами и практикой установлено, что жизнедеятельность культурных растений действительно зависит  от факторов жизни, находящихся в  относительном минимуме, но в отдельных  случаях недостаток одних факторов жизни можно несколько сгладить хорошим обеспечением другими факторами  жизни. Например, если в процессе фотосинтеза  ограничивающим фактором будет углекислый газ, то это ограничение можно  снять несколькими способами: во-первых, увеличением концентрации углекислого  газа в окружающем растения атмосферном  воздухе; во-вторых, путем создания оптимальной температуры окружающего  воздуха. Последнее приведет к усилению диффузии молекул углекислого газа из окружающей среды в межклеточные пространства листа, то есть к лучшему  обеспечению хлоропластов углекислым газом.

Сложность взаимоотношений  факторов жизни между собой, а  также между ними и растениями не позволяет упрощенно понимать действие закона минимума, или ограничивающих факторов. В производственных условиях необходимо знать факторы жизни, находящиеся на первом, втором и  последующих минимумах, и агротехническими, а также другими приемами снимать  их ограничивающее влияние.

Ограничивать  урожай могут не только факторы жизни, но и неблагоприятные условия  среды: почвенные, фитологические и агротехнические, например кислотность почвы, ее засоренность. Следует применять меры к ограничению их отрицательного влияния на культурные растения.

3. Закон взаимного  действия факторов жизни на  растения.

Для получения  высокой урожайности необходимо наличие или приток всех факторов жизни в оптимальном соотношении. Этот закон легко понять, зная ранее  рассмотренные законы. Объективность  его не вызывает сомнения и подтверждается многофакторными опытами, в которых  изучают влияние урожайности  разных доз нескольких факторов жизни, а также достижениями передовиков  сельского хозяйства, получающих высокие  урожаи культурных растений.

Если в однофакторных  опытах урожайность нарастает с  постоянно замедляющимся ускорением по мере увеличения дозы фактора от близкой к минимуму до оптимума, а при дальнейшем увеличения фактора  урожайность начинает уменьшаться, достигая нуля при максимальном количестве фактора, то в многофакторном опыте, если брать в оптимуме брать поочередно первый, второй, третий и т.д. факторы, урожайность культуры будет непрерывно увеличиваться. Передовики сельского хозяйства получают высокую урожайность, обеспечивая растения многими факторами, подбирая высокопродуктивные сорта и создавая благоприятные условия окружающей среды.

4.Закон возврата. Этот закон впервые был высказан  Юстусом Либихом в 1840 году. По Либиху, сущность этого закона сводится к тому, что растения с урожаем заимствуют из почвы питательные вещества. Только часть их в форме навоза возвращается обратно в почву. Остальные отчуждаются из почвы и вывозятся из хозяйства с растениеводческой и животноводческой продукцией. Земледелец должен позаботиться о возврате этих питательных веществ в почву.

В земледельческой  практике часть питательных веществ  может теряться при вымывании  в нижние горизонты почвы, из-за эрозии и по другим причинам. В условиях производства с минеральными удобрениями  возвращают в почву чаще всего  только три элемента: азот, фосфор и  калий, так как другой пищи обычно бывает достаточно. Если других элементов  мало, то вносят и их, например микроэлементы.

Следует помнить  способность некоторых микроорганизмов  фиксировать инертный азот воздуха  и переводить его в доступные  для растений формы. Так, свободноживущие  в почве бактерии азотобактера при  благоприятных условиях накапливают  за год до 25-30 кг. Азота на 1 га, клубеньковые бактерии бобовых растений - значительно  больше. В корневых и пожнивных  остатках бобовых культур в почве  остается после клевера до 150-160 кг. Биологического азота на 1 га., после люцерны - до 200 кг., после люпина - до 160 кг.

Действие закона возврата не ограничивается влиянием только на элементы питания. Оно гораздо  шире и распространяется на все факторы  жизни. В районах засушливых и  с неустойчивым увлажнением постоянно  необходимо пополнять запасы почвенной  влаги, в районах с избыточным увлажнением применять приемы, направленные на улучшение аэрации почвы. Космические  факторы жизни с приходом весны  возвращаются без усилий земледельца, но в условиях производства регулируют и их.

Таким образом, действие законов научного земледелия необходимо рассматривать в непосредственной взаимосвязи с технологией производства продукции растениеводства в  тех или иных почвенно-климатических  условиях. Первоочередное значение должны иметь приемы, действующие на факторы, находящиеся в данное время в  минимуме. Также необходимо предвидеть и те факторы, которые могут оказаться  в минимуме, после того как будет  устранен недостаток в первом факторе. Необходимо комплексно и системно подходить  к требованиям растений в течение  их роста и развития и удовлетворять  их потребности, четко представлять действие законов научного земледелия, уметь дать их теоретическое и  практическое обоснование. Обеспечение  растений факторами жизни связано  с регулированием всех почвенных  режимов: водного, воздушного, теплового, пищевого.

Для того чтобы  научно обоснованно управлять факторами  и условиями жизни, а следовательно, и продуктивностью растений, необходимо руководствоваться законами научного земледелия.

Общим законом почвоведения и земледелия является закон положительного эффекта в природном почвообразовательном процессе. Его сущность состоит в том, что в самой природе почвообразовательного процесса заложено непременное формирование и возрастание со временем плодородия почвы. Объясняется это тем, что сам процесс совершается при ведущей роли живых организмов, которые способны размножаться во всевозрастающих размерах и усваивать все большее количество солнечной энергии, питательных веществ и воды из окружающей среды, а затем концентрировать их в зоне своего обитания в виде органического вещества зеленых растений.

Положения этого  закона дают возможность практическому  земледелию осуществлять расширенное  воспроизводство плодородия почвы.

Исследованиями установлено, что для растений необходимы все факторы жизни и что при отсутствии одного из них невозможно получить урожай. На основе этого был сформулирован закон физиологической равнозначны и незаменимости факторов жизни растений. Согласно закону, все факторы жизни растений с физиологической точки зрения равнозначны и ни один из них нельзя заменить другим. Но это только качественная сторона закона. С физиологической точки зрения питательные вещества не могут заменить воду. Однако при внесении удобрений снижается транспирационный коэффициент, в результате чего при том же количестве воды образуется большая биомасса растения. В засушливых условиях затраты на удовлетворение потребностей растений в воде гораздо выше, чем в питательных веществах.

Наряду с качественной стороной значительный научно-производственный интерес представляет количественная сторона влияния определенного фактора на урожай. Немецкий агрохимик Ю. Либих на основании проведенных им опытов пришел к выводу, что продуктивность поля находится в прямой зависимости от необходимой составной части пищи, содержащейся в почве в самом минимальном количестве. Это положение он назвал «законом минимума».

В законе минимума Ю. Либих все факторы жизни  растений пытался свести к элементам  питания (N, Р, К), что, конечно, неправильно. Под влиянием буржуазных экономистов, защищавших «закон убывающей доходности», и исходя из положения о независимости действия факторов он стал придерживаться взглядов о понижающемся эффекте последующих одинаковых доз удобрений.